(57)【要約】【課題】試験片の側面へ均一に試験力を加えるせん断試験治具を提供する。【解決手段】せん断試験治具１は回転軸部２ａと平面部２ｂとを形成した回転部材２と、断面が四角形で横方向に下部軸と上部軸をずらせて連結した柱ブロックの下方に前記回転軸部２ａを軸承する軸受ベアリング３を嵌め込むための貫通孔４ａを形成し、上方に雌ネジ４ｂを形成した台座４と、前記軸受ベアリング３からの回転部材２の脱落を防止する止めネジ５と、前記平面部２ｂを通常水平方向に保持しておく板ばね６及びこの板ばね６を止めておく止めネジ７から構成される。せん断試験治具１が下降し試験片に接触すると平面部２ｂは回転しながら試験片に密着する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に接合された表面実装用の電気電子部品を試験片とし、その側面に試験力を加えて接合強度を評価するせん断試験に用いるせん断試験治具であって、平面部と回転軸部が形成された回転部材と、前記平面部が試験片に密着するよう前記回転軸部を回転させる軸受孔を設けた台座を備えていることを特徴とするせん断試験治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装された電気電子部品と基板間との接合部における接合強度を試験するためのせん断試験治具に関し、詳しくは、電気電子部品と基板の接合に用いられるハンダあるいは金の溶着体の強度を試験するためのせん断試験治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面実装用の電気電子部品と基板の導電部との接合には、基板の導電部にクリームハンダを印刷しておき、部品実装機で基板の所定位置に表面実装用の電気電子部品を搭載し、この基板をリフロー炉に通してハンダを溶融し表面実装用の電気電子部品を基板に接合していく方法が一般的に用いられている。このような電気電子部品の開発や実装工程においては、基板に接合された電気電子部品が一定以上の接合力で接合されているかどうかを評価するせん断試験は、組立て品の信頼性を確保する上で重要な試験項目の一つとなっている。
【０００３】
上記のようなせん断試験を行なう場合、同一形状の電気電子部品に対して、同一方向から分散均一化された試験力をいつも同一状態で加えことが必要であり、例えば円形ドーム形の電子部品のせん断試験においては、特許文献１に示すような特殊形状のテストヘッド（図示省略）を用いてせん断試験を行なう方法が提案されている。しかしながら、従来、直方体のコンデンサや抵抗などの試験片のせん断（シェア）試験を行なう場合には、図５に示すような先端に平面部１６ａとエッジ１６ｂが形成されたせん断試験治具１６を試験力を出力する試験力負荷装置１８に連結された試験力測定装置１７に装着して、基板１２に接合されている試験片Ｓの側面をせん断試験治具１６の平面部１６ａで押し込みながら、せん断試験を行なう方法が一般的に用いられている。
【特許文献１】特開２００１−４５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５に示した試験片Ｓが直方体のコンデンサや抵抗などのような電気電子部品であって、しかも図６に示すように、試験片Ｓが水平方向に対して傾斜してハンダ付部１２ａに取り付けられている場合、先端が平面部１６ａとエッジ１６ｂで形成されているせん断試験治具１６を使用して試験すると、せん断試験治具１６の下降により試験片Ｓはまずエッジ１６ｂと接触し、点線で示した部分に応力が集中するように試験力が加えられので、せん断前に試験片Ｓを損傷したり、確実な接合強度データを得ることができないという問題がある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、試験片の側面に密着してせん断試験が行なえるせん断試験治具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のせん断試験治具は、平面部と回転軸部が形成された回転部材と、前記平面部が試験片に密着するよう前記回転軸部を回転させる軸受孔を設けた台座を備えている。
本発明のせん断試験治具は、上記のように構成されており、電気電子部品の側面に密着した形でせん断試験力を加えることができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のせん断試験治具は、応力集中を避けることができるため、測定値のばらつきをを抑えることができる。また、セラミックスなど壊れやすい試験片の場合には応力集中による破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施例によるせん断試験治具を図面を参照しながら説明する。図１は、実施例によるせん断試験治具１の構造を示すもので（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は背面図である。せん断試験治具１は、回転軸部２ａと平面部２ｂとを形成するように金属材を加工した回転部材２と、断面が四角形で横方向に下部軸と上部軸をずらせて連結した柱ブロックの下方に前記回転軸部２ａを軸承する軸受ベアリング３を嵌め込むための貫通孔４ａを形成し、上方に雌ネジ４ｂを形成した台座４と、前記軸受ベアリング３からの回転部材２の脱落を防止する止めネジ５と、前記平面部２ｂを通常水平状態に保持しておくための板ばね６及びこの板ばね６を台座４に固定するための止めネジ７から構成されている。
【０００８】
前記せん断試験治具１は、図２に示すせん断試験機本体８の試験力測定装置９の治具取付部９ａに挿入して、止めネジ１０を前記雌ネジ４ｂに螺合させることにより、せん断試験機１１に一体的に取り付けられる。このせん断試験機１１は、抵抗器やコンデンサなどの直方体形状の表面実装用部品を対象とする試験片Ｓの接合強度試験に用いられる。予め表面実装用の電気電子部品のＪＩＳ規格に合わせて、平面部２ｂの横幅の異なる回転部材２を用意しておき、せん断試験治具１をせん断試験機１１に固定したままで、試験対象の試験片Ｓに合う回転部材２にその都度交換するだけで異なる試験片Ｓのせん断試験が容易に行なえる。
【０００９】
前記せん断試験機本体８は、試験片Ｓが接合された基板１２を保持する保持台１３と、試験片Ｓに試験力を負荷する負荷伝達軸１４ａを駆動する試験力負荷装置１４と、前記台座４と負荷伝達軸１４ａ間に結合され、試験片Ｓに加えられた試験力を測定する試験力測定装置９と、前記保持台１３を下部に試験力負荷装置１４を上部に配設して固定するための架台１５から構成されている。前記試験力負荷装置１４は、動力源として電気、空気あるいは油圧を、そして前記動力源に対応して、電動モータ、空気シリンダあるいは油圧シリンダなどの公知の動力機構（図示省略）を使用することができ、これらの動力機構によって前記負荷伝達軸１４ａを上下方向に移動させる。また、前記試験力測定装置９には、図示しないが試験力を測定するロードセルなどのような荷重検出器、前記負荷伝達軸１４ａの移動方向や移動速度などを制御するための制御器、試験開始や停止などの指令を行なう操作器、試験力の表示、記録を行なう表示記録部などが一体的又はケーブルを介して別筐体に収容されている。
【００１０】
次に、上記せん断試験機１１により試験片Ｓのせん断試験を行なう動作過程を図２、図３に基づいて説明する。試験片Ｓが接合されている基板１２を保持台１３に当てた状態で保持具１３ａにより保持台１３に固定する。そして、一定速度で負荷伝達軸１４ａを下降させる。せん断試験治具１の回転部材２の平面部２ｂが試験片Ｓに接触するまでの間は図３（ａ）に示すように、回転部材２は前記板ばね６にはさまれているので平面部２ｂは水平状態を維持している。さらに負荷伝達軸１４ａが下降していくと平面部２ｂの一端が試験片Ｓに接触すると同時に、図１に示す回転軸部２ａを中心にして平面部２ｂは矢印方向に回転を始め、図３（ｂ）に示すように平面部２ｂと試験片Ｓの側面とが密着する。この状態からさらに負荷伝達軸１４ａが下降していくと、試験力負荷装置１４から出力される試験力が試験片Ｓの側面に分散均一化されて伝達される。
【００１１】
そして、試験片Ｓに加えられる試験力は試験力測定装置９で測定されるとともに、その測定値は表示、記録される。さらにせん断試験治具１が下方に移動すると、平面部２ｂにより試験片Ｓは下方向きの力を受け、やがて基板１２から剥離する。このときの最大試験力を試験力測定装置９にて測定し、これを試験結果として採集する。
【００１２】
図３（ｂ）における平面部２ｂと水平面との傾斜角度をθ、前記試験力負荷装置１４から出力される試験力をＦとすると、試験片Ｓの側面には、直角方向にＦｃｏｓθなる試験力Ｆ１が加わる。すなわち、せん断試験治具１によって試験片Ｓに加えられる試験力Ｆ１は、試験片Ｓの取り付け角度により変わる。例えば、傾斜角度θが１０度である場合にはＦ１／Ｆ比は０．９８５、すなわち試験片Ｓに加わる試験力は測定される試験力の９８．５％が加わることになる。一般に、表面実装機によって取り付けられる試験片Ｓの傾斜角度はこの範囲に入ると考えられるので、試験目的からみて試験力Ｆを試験片Ｓへの試験力と見なすことができる。
【００１３】
特別に厳密な測定結果を必要とする場合には、回転軸部２ａを延長して角度センサ（図示省略）を取り付けその回転角度を測定することにより、試験力Ｆを補正することもできる。このように、せん断試験治具１の使用により試験片Ｓと平面部２ｂを密着させてせん断試験を行なうことができるので、試験片Ｓの一部に応力が集中して試験片Ｓを損傷することもなく、確実性の高い試験力を測定することができる。
【００１４】
図４は、他の実施例によるせん断試験治具１Ａの構造を示すもので（ａ）は側面断面図、（ｂ）は背面図である。このせん断試験治具１Ａは、図１に示した回転軸部２ａと平面部２ｂを形成した回転部材２と、この回転部材２の回転軸部２ａを通すための軸受孔４ｃと図２に示した治具取付部９ａに挿入して、前記止めネジ１０で固定するための雌ねじ４ｂが形成された台座４Ａと、前記回転部材２の脱落を防止する止めネジ５と、平面部２ｂを水平に保つための板ばね６及び止めネジ７から構成されている。このせん断試験治具１Ａを前記せん断試験機１１に固定して使用した場合も前記せん断試験治具１と同様な動きと効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例によるせん断試験治具１の構造を示す正面図（ａ）、側面断面図（ｂ）及び背面図（ｃ）である。
【図２】実施例に係わるせん断試験機１１の構成図である。
【図３】実施例に係わる回転軸部２の動作説明図で、（ａ）回転軸部２が試験片Ｓに当たる前、（ｂ）は回転軸部２が試験片Ｓに接触した状態を示す。
【図４】実施例によるせん断試験治具１Ａの構造を示す側面断面図（ａ）と背面図（ｂ）である。
【図５】従来用いられているせん断試験の方法を示す正面図である。
【図６】従来のせん断試験治具１６でせん断試験を行なう場合の試験片Ｓとせん断試験治具１６の当たり具合を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１、１Ａ、１６  せん断試験治具
２  回転部材
２ａ  回転軸部
２ｂ  平面部
３  軸受ベアリング
４、４Ａ  台座
４ａ  貫通孔
４ｂ  雌ねじ
４ｃ  軸受孔
５、７、１０  止めネジ
６  板ばね
８  せん断試験機本体
９  試験力測定装置
９ａ  治具取付部
１１  せん断試験機
１２  基板
１２ａ  ハンダ付部
１３  保持台
１３ａ  保持具
１４  試験力負荷装置
１４ａ  負荷伝達軸
１５  架台
１６ａ  平面部
１６ｂ  エッジ
１７  試験力測定装置
１８  試験力負荷装置
Ｓ  試験片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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